[發明專利]航空交直流配電系統差動信號采集與故障檢測電路

有效

• 申請號: 201710966073.X
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107884660B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 楊昌;錢亮;姚磊;姚鳳印
• 申請（專利權）人: 天津航空機電有限公司
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/66
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 高霖

本發明涉及航空交直流配電系統差動信號采集與故障檢測電路，由信號采集電路、調理電路和故障檢測電路組成，信號采集電路，采用可采集交直流電流的電流傳感器采集配電系統中最前級和最后級電流；調理電路，采用加偏置的差分放大電路保證交直流差動信號的調理；故障檢測電路，將差分放大后的信號進行差動故障檢測。本發明的電路，可有效地保證信號的幅值范圍，保證差動信號的精確放大，減小共模干擾帶來的影響，實現交直流差動故障的檢測。

技術領域

本發明涉及航空電氣系統故障，屬于電氣安全領域。具體涉及一種航空交直流配電系統差動信號采集與故障檢測電路。

背景技術

隨著電力電子技術的不斷發展，電氣化程度越來越高，電路保護也越來重要。航空配電系統差動故障是由于航空配電系統中線路由于某些原因與地、其它線路或者機殼等發生連接，導致線路中的電流泄漏到地、其他線路中的現象，該故障產生時配電系統中某些線路的電流會出現較大變化，導致負載工作異常。同時其電流泄露到系統中其它的位置，可能會導致其它線路中電流增大、負載燒毀，導致維修人員觸電出現傷亡等情況。

交直流差動故障檢測在航空配電領域暫無應用，而在航空發電機系統中使用較多，發電機系統中差動保護采用兩組電流互感器CT1和CT2，如圖1所示，其中CT1安裝在發電機內部，稱為機內互感器，CT2安裝在饋線上，兩組互感器檢測進入發電機的電流和發電機輸出的電流，理論上兩個傳感器電流應相等，但實際應用過程中可能出現線路搭接、線路接地等現象，因此CT2的電流有效值通常比CT1要小，差動保護正是檢測兩個電流之間差值的大小以判定是否出現差動故障。

發電機差動保護主要針對大電流發電機進行差動故障檢測與保護，采用電流互感器，它的優點是兩個電流互感器的輸出可以直連以減小復雜線路帶來的干擾，而缺點則是只能應用于交流系統，且器件體積較大、重量較大、智能化程度較低，難以適應交直流航空配電系統。

發明內容

本發明的目的是為航空交直流配電系統的差動故障檢測提供一種信號采集及故障檢測的電路，以解決航空交直流配電系統中缺乏差動故障檢測保護的問題。

考慮到現有技術的上述問題，根據本發明公開的一個方面，本發明采用以下技術方案：

航空交直流配電系統差動信號采集與故障檢測電路，由信號采集電路、調理電路和故障檢測電路組成；

其中，信號采集電路，通過傳感器采集配電系統前端和負載端的差動信號；

調理電路由運放M1A、采集電阻R1和比例調節電阻R2-R5組成，采集電阻R1采集兩個傳感器獲得的差動信號，進行調理，比例調節電阻R2一端接差動信號的采集電阻R1一端，另一端接運放的反相端，運放M1A的反相端同時還接比例調節電阻R5的一端，比例調節電阻R5的另一端接運放M1A輸出端，比例調節電阻R3一端接差動信號的采集電阻R1另一端，另一端接運放M1A的同相端，運放M1A的同相端同時還接比例調節電阻R4的一端，比例調節電阻R4的另一端接參考電平V_ref；

故障檢測電路由高低閾值比較電路組成，其中運放M2A和閾值調節電阻R6和R7構成低閾值比較電路，運放M2B和閾值調節電阻R8和R9構成高閾值比較電路，調理電路的輸出分別接運放M2A的反相端和運放M2B的同相端，閾值調節電阻R6和閾值調節電阻R9一端連接電源正端，閾值調節電阻R6的另一端接運放M2A的同相端，閾值調節電阻R9的另一端接運放M2B的反相端，閾值調節電阻R7和閾值調節電阻R8一端接地，閾值調節電阻R7的另一端接運放M2A的同相端，閾值調節電阻R8的另一端接運放M2B的反相端，通過高低閾值的比較結果判斷配電系統是否出現差動故障。

其特征在于，如果傳感器輸出電壓信號，差動信號為兩個傳感器輸出的電壓差；如果傳感器輸出電流信號，采集電阻R1兩端電壓為兩個傳感器輸出電流差與采集電阻R1的乘積。

其特征在于，信號采集電路的傳感器能采集交流和直流電流。